Стабилизатор постоянного напряжения

Стабилизатор постоянного напряжения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в источниках вторичного электропитания радиоаппаратуры.

Известны стабилизаторы постоянного напряжения по а.с. 1012220, G05F 1/58, опубл. 15.04.1983, бюл. №14, а.с. 1617419, G05F 1/56, опубл. 30.12.1990, бюл. №48, имеющие устройства, которые обеспечивают запуск стабилизатора.

Недостатком этих стабилизаторов является невозможность восстанавливать свою работоспособность без постороннего вмешательства при кратковременном пропадании питающего напряжения и повторном его возникновении. Запуск стабилизатора происходит лишь в том случае, если после выключения питающего напряжения повторное его включение произойдет по истечении времени, достаточного для разрядки пускового конденсатора.

Известны также стабилизаторы постоянного напряжения по а.с. 1001053, G05F 1/58, опубл. 28.02.83, бюл. №8 и 1343403, G05F 1/569, опубл. 07.10.87, бюл. №37, недостатком которых является обязательное наличие дополнительного источника питания, что существенно ограничивает применение таких стабилизаторов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является стабилизатор постоянного напряжения по а.с. 1684782, G05F 1/569, опубл. 15.10.91, бюл. №38, принятый за прототип.

Схема стабилизатора-прототипа приведена на фиг.1, где обозначено:

1 - регулирующий транзистор;

2 - транзистор усилителя постоянного тока (УПТ);

3 - стабилитрон;

4, 5 - резисторы делителя выходного напряжения;

6, 9, 10, 12 - первый, второй, третий и четвертый резисторы;

7 - конденсатор;

8 - пусковой транзистор;

11 - диод.

Стабилизатор-прототип содержит включенный в силовую шину регулирующий транзистор 1 по схеме с общим эмиттером, УПТ на транзисторе 2, коллектором соединенный с базой регулирующего транзистора 1, а эмиттером через четвертый резистор 12 подключенный к общей шине, стабилитрон 3, включенный между выходным силовым выводом и эмиттером транзистора УПТ 2, делитель выходного напряжения на резисторах 4 и 5, выходом подключенный к базе транзистора УПТ 2, включенные последовательно между общей шиной и базой регулирующего транзистора 1 первый резистор 6 и конденсатор 7. Пусковой транзистор 8, коллектор которого соединен с общей шиной, база через последовательно соединенные конденсатор 7 и первый резистор 6 соединена с общей шиной, а цепь эмиттерного перехода включена между базой регулирующего транзистора 1 и конденсатором 7, причем база пускового транзистора 8 через последовательно соединенные третий 10 и второй 9 резисторы соединена с базой регулирующего транзистора 1 и через диод 11 - с эмиттером пускового транзистора 8. При этом диод 11 шунтирован вторым резистором 9.

Стабилизатор-прототип работает следующим образом.

При подключении входного напряжения базовый ток регулирующего транзистора 1 создается пусковым транзистором 8, который открыт током заряда конденсатора 7. Постоянная времени цепи из последовательно включенных конденсатора 7 и первого резистора 6 выбирается из условия надежного запуска стабилизатора.

Стабилизация выходного напряжения осуществляется при помощи УПТ на транзисторе 2, воздействующего на регулирующий транзистор 1. В результате выходное напряжение возвращается к исходному уровню. При этом эмиттерный переход пускового транзистора 8 оказывается запертым, то есть конденсатор 7 не разряжается и не снижает эффективность воздействия УПТ на регулирующий транзистор 1. Поскольку конденсатор 7 не разряжается, то он и не заряжается при обратном увеличении входного напряжения, то есть не возникает ток заряда, открывающий регулирующий транзистор 1.

Для исключения пробоя эмиттерного перехода пускового транзистора 8 последовательно с ним включен диод 11. Разряд конденсатора 7 происходит через высокоомные резисторы 9 и 10.

Недостатком стабилизатора-прототипа является то, что стабилизатор не может восстанавливать свою работоспособность без постороннего вмешательства при кратковременном пропадании входного напряжения и повторном его возникновении. Запуск стабилизатора происходит лишь в том случае, если после выключения входного напряжения повторное его включение произойдет по истечении интервала времени, необходимого для разряда пускового конденсатора. Поэтому использование этого стабилизатора в периферийных устройствах без вмешательства обслуживающего персонала невозможно, так как резко снижается надежность запуска стабилизатора, а следовательно, и надежность работы питаемой аппаратуры.

Для устранения указанных недостатков стабилизатор постоянного напряжения содержит регулирующий транзистор, эмиттер которого соединен с входным выводом, а коллектор - с выходным выводом, транзистор усилителя постоянного тока с противоположным типом проводимости, коллектором соединенный с базой регулирующего транзистора, базой - с выходом делителя выходного напряжения, эмиттером через стабилитрон - с выходным выводом и через третий резистор - с общей шиной, а также второй резистор, диод, последовательную RC-цепь и пусковой транзистор, эмиттер которого соединен с катодом диода, согласно изобретению, эмиттер пускового транзистора соединен с входным выводом, коллектор через второй резистор - с выходным выводом, а база через последовательную RC-цепь соединена с общей шиной, причем точка соединения резистора и конденсатора последовательной RC-цепи через диод соединена с входным выводом.

Схема предлагаемого стабилизатора представлена на фиг.2, где обозначено:

1 - регулирующий транзистор;

2 - транзистор усилителя постоянного тока (УПТ);

3 - стабилитрон;

4, 5 - резисторы делителя выходного напряжения;

6, 9, 12 - первый, второй и третий резисторы;

7 - пусковой конденсатор;

8 - пусковой транзистор;

11 - диод.

Предлагаемый стабилизатор содержит регулирующий транзистор 1, эмиттером подключенный к входному выводу, а коллектором - к выходному выводу стабилизатора, УПТ на транзисторе 2 противоположного типа проводимости, коллектор которого соединен с базой регулирующего транзистора 1, а база транзистора 2 соединена с выходом делителя выходного напряжения на резисторах 4 и 5, эмиттер через стабилитрон 3 подсоединен к выходному выводу и через третий резистор 12 - к общей шине. Кроме того, пусковой транзистор 8, имеющий ту же проводимость, что и регулирующий транзистор 1, эмиттером подключен к входному выводу, коллектором - ко второму резистору 9, другой вывод которого соединен с выходным выводом. При этом база пускового транзистора 8 соединена с одним выводом первого резистора 6, другой вывод которого соединен с точкой соединения вывода конденсатора 7 и анода диода 11, катод которого соединен с входным выводом, а другой вывод конденсатора 7 - с общей шиной.

Предлагаемый стабилизатор работает следующим образом.

При подаче на вход стабилизатора входного напряжения происходит заряд конденсатора 7 через первый резистор 6 и эмиттерный переход пускового транзистора 8, что создает условия для открывания транзистора 8. Протекающий при этом ток через второй резистор 9 создает отпирающий потенциал на переходе эмиттер-база УПТ транзистора 2, после чего регулирующий транзистор 1 и транзистор 2 открываются. С этого момента вступает в действие цепь обратной связи стабилизатора, поддерживая на выходе номинальное напряжение. Транзистор 8 закрывается потенциалом заряженного конденсатора 7 и не оказывает влияния на работу устройства.

При отключении входного напряжения конденсатор 7 с помощью диода 11 подключается к входным выводам стабилизатора и разряжается за счет работы самого стабилизатора (тогда как в стабилизаторе-прототипе разряд пускового конденсатора происходит через высокоомные резисторы), и способствует быстрому разряду конденсатора 7, что существенно сокращает или практически сводит к нулю время подготовки стабилизатора для последующего его включения после выключения питания.

Это позволяет использовать предлагаемый стабилизатор для электропитания устройств, которые эксплуатируются на периферийных объектах без обслуживающего персонала, где возможно кратковременное пропадание сети, что способствует повышению надежности функционирования питаемой аппаратуры и расширению области применения.

Стабилизатор постоянного напряжения, содержащий регулирующий транзистор, эмиттер которого соединен с входным выводом, а коллектор - с выходным выводом, транзистор усилителя постоянного тока с противоположным типом проводимости, коллектором соединенный с базой регулирующего транзистора, базой - с выходом делителя выходного напряжения, эмиттером через стабилитрон - с выходным выводом и через третий резистор - с общей шиной, а также второй резистор, диод, последовательную RC-цепь и пусковой транзистор, эмиттер которого соединен с катодом диода, отличающийся тем, что эмиттер пускового транзистора соединен с входным выводом, коллектор через второй резистор - с выходным выводом, а база через последовательную RC-цепь соединена с общей шиной, причем точка соединения резистора и конденсатора последовательной RC-цепи через диод соединена с входным выводом.